遗传多样性的分子检测讲述.pptVIP

第三章 遗传多样性的分子检测 遗传多样性（genetic diversity）是生物多样性的重要组成部分，是生态系统多样性和物种多样性的基础，任何物种都有其独特的基因库或遗传组织形式。 广义的遗传多样性是指地球上所有生物携带的遗传信息的总和，但通常所说的遗传多样性是指种内的遗传多样性，即种内不同种群之间或一个种群内不同个体的遗传变异。 遗传多样性的概念 遗传多样性的表现形式是多层次的，可以从形态特征、细胞学特征、生理特征、基因位点及DNA序列等不同的方面来体现，其中DNA多样性是遗传多样性的本质。 遗传多样性的表现层次 对遗传多样性的系统研究始于十九世纪，达尔文在《物种起源》中用大量资料和证据揭示出生物中普遍存在的变异现象，并发现大部分变异有遗传现象，他把这种可遗传的变异称为多样性。随着孟德尔遗传定律的重新发现，摩尔根染色体遗传学及后来发展的细胞遗传学的诞生为群体遗传理论的发现奠定了基础并提供了科学的实验依据，充分证实了自然界中确实存在大量的遗传变异。 遗传多样性的研究 随着生物学理论和技术的不断进步，以及实验条件和方法的不断改进，检测遗传多样性的方法日益成熟和多样化，可以从不同的角度和层次来揭示物种的变异。 遗传标记（genetic markers）的发展经历了形态学标记（morphological markers）、细胞学标记（cytological markers）、生物化学标记（biochemical markers）和分子标记（molecular markers）4各阶段。 广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质。狭义的分子标记是指以DNA多态性为基础的遗传标记。 形态学标记、细胞学标记和同工酶标记都是基因表达的结果，是对基因的间接反映，标记数目有限、多态性差。 DNA分子标记是以个体间核苷酸序列差异为基础的遗传标记，是DNA水平上遗传变异的直接反映，能更准确的揭示种、变种、品种、品系乃至无性系间的差异。 DNA分子标记 DNA标记的优越性 较高的可靠性，直接以DAN的形式表现，不受环境因素、取样部位和发育阶段的影响，不存在基因表达与否的问题； 数量多，遍及整个基因组； 多态性高，自然存在着许多变异； 表现为“中性”，不影响目的基因的表达，与不良性状无必然的连锁； 有许多分子标记表现为共显性，能够鉴别纯合基因型与杂合基因型。 根据依赖的技术手段的不同，DNA分子标记可分为3大类： 第一类是以杂交技术为基础的分子标记，如限制性片段长度多态性（RFLP）标记、数目可变串联重复多态性（VNTR）标记； 第二类是基于PCR技术为基础的分子标记，如随机扩增多态性DNA（RAPD）标记、任意RCP（AP-PCR）标记、DNA指纹（DAF）标记、序列特征化扩增区域（SCAR）标记、扩增片段长度多态性（AFLP）标记、简单重复序列（SSR）标记、内部简单重复序列（ISSR）标记等； 第三类是基于测序和DAN芯片技术为基础的分子标记，如表达序列标签（EST）标记和单核苷酸多态性（SNP）标记等。 理想的DNA分子标记应具备的特点 遗传多样性高 共显性遗传 在基因组中大量存在且分布均匀 表现为“中性”，对目标性状表达无不良影响，与不良性状无必然连锁 稳定性、重现性高 信息量大，分析效率高 检测手段简单快捷，易于实现自动化 开发成本和使用成本低 RFLP是最早发展的分子标记，用已知的限制性内切酶消化从生物体中提取的DNA，经过电泳、印迹、探针杂交，最后用放射自显影显色或发光分析显示与探针互补的DNA片段，因为每种限制酶只识别专一的碱基序列，DNA序列的变化就会导致酶切位点的减少或增加，限制性片段的长度发生变化从而显示多样性。 限制性片段长度多态性（RFLP）标记 RFLP标记特点：呈孟德尔遗传，不受环境影响；RFLP标记等位基因之间呈共显性；非等位的RFLP标记之间不存在上位效应及其它形式的基因互作；结果稳定可靠，重复性好。 RFLP标记的缺点：分析程序复杂，技术难度大，费时，成本高，需要适合的探针和放射性同位素，而且每次反应需要的DNA量较大，多态性位点数目有限，所以应用受一定的限制。 RAPD技术是由Williams和Welsh领导的两个小组同时提出的，Williams称之为RAPD，Welsh称之为AP-PCR。 它是利用一个随机序列的寡核苷酸引物，通常为10个核苷酸，以基因组DNA作为模板进行PCR扩增反应，经琼脂糖凝胶电泳来检测DNA序列的多态性。 随机扩增多态性DNA（RAPD）标记 RAPD 优点： 1)不需要了解研究对象基因组的任何序列，只需很少纯度不高的模板，就可以检测出大量的信息。 2)无需专门